KR101511585B1 - 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치 - Google Patents

태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치에 관한 것으로, 복수의 태양전지를 사각 틀체 내에 조립한 형태를 갖는 태양전지판의 네모서리 및 중앙 저면에 각각 기둥이 설치된 태양광 발전장치에 있어서, 상기 기둥의 상단부와 태양전지판의 모서리 및 중앙 저면 사이에 제어부의 출력신호에 부응하여 승,하강 작동하는 엑츄에이터를 각각 설치하며, 상기 태양전지판의 상면에는 태양의 빛 조사각도를 검출하여 제어부로 전달하는 태양추적센서를 설치하고, 상기 제어부로 하여금 상기 태양추적센서를 통해 실시간으로 검출되는 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도에 변화에 대응하여 상기 엑츄에이터들의 승,하강 높이를 각각 변화시켜 태양전지판의 각도가 태양광의 방위각과 직각을 이루도록 하며, 상기 기둥들 중 중앙에 설치된 기둥에 태풍 및 지진에 의한 충격력 또는 진동을 전기적인 신호로 검출하여 제어부로 전달하는 가속도센서 또는 진동센서를 설치하고, 상기 제어부로 하여금 상기 가속도센서 또는 진동센서를 통해 검출되는 태풍 또는 지진으로 인한 충격력 또는 진동의 량이 자체 내에 정해진 값 이상으로 상승할 경우 각 기둥에 설치되어 있는 모든 엑츄에이터를 하강작동시켜 태양전지판이 수평방향으로 평행한 상태를 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.
따라서, 태양전지판의 경사각을 간편하게 자동 조절할 수 있을 뿐만 아니라 태양광의 집광효율을 극대화할 수 있고, 바람과의 공기저항 및 진동의 전달을 최소화할 수 있어 태풍 및 지진으로 인한 태양전지판의 파손을 완벽히 방지할 수 있으므로 유지보수비를 대폭 절감할 수 있음은 물론 지속적인 태양광 발전을 수행할 수 있어 제품 자체의 상품성과 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치{Photovoltaic devices with safety features according to the solar auto-tracking function and hurricanes and earthquakes}
본 발명은 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치에 관한 것으로 보다 구체적으로는 복수의 태양전지를 사각 판넬 형태로 조립한 태양전지판의 네모서리와 중심부를 받쳐 주는 기둥에 각각 엑츄에이터를 설치하고, 태양전지판의 상면에는 태양추적센서를 설치하며, 중앙 기둥에 가속도센서 또는 진동센서를 설치하여, 통상시에는 태양추적센서를 통해 검출되는 태양의 고도와 빛의 조사각도에 대응하여 각각의 기둥에 설치된 엑츄에이터를 적절히 제어하여 태양전지판의 각도가 항상 태양광과 직각을 이루는 4방으로 자동 제어되도록 하고, 태풍 또는 지진 등으로 인해 가속도센서 또는 진동센서를 통해 검출되는 진동이나 충격량이 정해진 값 이상으로 상승할 경우에는 태양전지판을 최대한 하강시킴과 동시에 수평상태를 유지하도록 하여 태양광의 집광효율을 극대화할 수 있고, 태양전지판의 경사각을 간편하게 자동 조절할 수 있으며, 또한 태풍 및 지진으로 인한 태양전지판의 파손을 완벽히 방지할 수 있도록 발명한 것이다.
일반적으로 화석연료와 같은 에너지원은 우리가 사용할 수 있도록 만들고 이용하는데 지속적으로 높은 기술력과 자본을 필요로 하기 때문에 가격상승과 자원고갈이라는 한계점을 가지고 있다.
또, 가장 낮은 발전원가로 꼽히는 원자력발전은 높은 기술력과 안전을 담보로 하기 때문에 친환경적이고 안전한 신 재생에너지에 대한 필요성이 늘어가고 있다.
그 중 태양광 발전은 무한한 자원으로 지속적인 이용이 가능하고, 이산화탄소를 감축할 수 있고, 화석연료에 대한 의존도를 탈피할 수 있으며, 매우 안전하고, 유지보수가 쉽고 보수비용도 거의 들지 않기 때문에 각광을 받고 있다.
이와 같은 태양광 발전시스템은, 기 알려진 바와 같이 햇빛을 받으면 광전효과(Photoelectric Effect)에 의해 전기를 발생하는 태양전지와, 전기에너지를 저장 공급하는 요소들에 의해 전력을 생산하는 시스템으로 집광판, 축전기 및 전력변환장치 등으로 구성되어 있다.
다수의 태양전지 셀들이 모듈형태로 배치되는 태양전지판은 태양광선과 90도의 각도일 때 효율이 가장 좋은데, 지구는 자전과 공전을 하기 때문에 태양의 위치가 주기적으로 변하게 되어 계절에 따라 발전 효율의 차이가 심하게 나타난다.
보통 우리 나라의 경우 각 계절별 태양의 고도를 살펴보면, 위도가 35°이므로 봄, 가을에는 태양의 고도가 35°정도이고, 겨울에는 태양의 고도가 12°정도이며, 여름에는 58°정도까지 태양의 고도가 변하게 된다.
따라서, 사계절 고정설치형의 경우 태양전지판이 정남향을 향해 35°각도의 기울기로 고정되어 있기 때문에 봄, 가을을 제외하고는 최대 출력의 70％ 이상도 얻지 못하기 때문에 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 태양전지판의 각도를 조절해야 하는데, 보통 여름에는 설치장소의 위도에서 15°를 뺀 각도로 설치하고, 겨울에는 설치장소의 위도에서 15°를 더한 각도로 설치하여 계절의 변화에 따라 태양전지판의 발전효율을 극대화시킬 수 있게 되었다.
상기와 같이 태양전지판의 각도를 조절하기 위한 방안으로 종래에도 수동식 태양전지판 각도조절장치가 개발되어 대한민국 등록특허 제10-0734217호로 제시된 바 있는데, 이는 거치대 위에 형성된 반원모양의 받침부 위에 회전축겸용 지지대를 안착하고, 반원모양의 덮개를 상기 받침부와 일치시킨 후 조립하여 원통 파이프 형상의 회전축겸용 지지대를 구속시키는 테두리를 형성하며, 상기의 회전축겸용 지지대를 일정각도롤 회전시킨 후 고정을 시키기 위해서는 덮개나 받침부의 측면에 형성된 각도고정용 피스홀에 각도고정용 피스를 삽입시켜 고정하는 구성으로 되어 있다.
그러나 이와 같은 구성을 갖는 수동식 태양전지판 각도조절장치에서는, 태양전지판의 각도를 사용자가 수동으로 직접 조절해야만 되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 각도를 조절하는 과정에서 강풍이 부는 경우 태양전지판의 하중을 지지할 수 없기 때문에 각도조절용 피스가 마모되거나 파손되는 문제점이 발생되고, 또한 설치 이후에도 단순히 각도조절용 피스가 태양전지판의 하중을 지지하므로 내구성이 약해지는 등의 문제점이 있다.
또, 상기한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 태양전지판의 각도조절장치가 개발되어 대한민국 등록특허공보 10-1192686호로 제시된 바도 있는데, 이는 태양전지판의 후면에서 수평방향으로 상기 수직지지대에 설치되는 수평지지대와, 상기 태양전지판이 회전가능하도록 상기 수평지지대의 양 측단부에 각각 설치되는 측면지지대를 포함하되, 상기 측면지지대에서 상기 수평지지대가 설치되는 면에는, 태양의 고도에 따라 태양전지판의 각도를 조절하도록 적어도 두 개 이상이 관통되는 각도조절홀이 형성되고, 상기 수평지지대에는 상기 수평지지대의 측단부 면을 마감하면서 상기 측면지지대에 설치되는 고정편이 연장 형성되며, 상기 고정편에는 상기 수평지지대와 상기 측면지지대가 체결부재에 의해 결합되도록 상기 각도조절홀과 대응되는 크기로 관통 형성되는 고정홀을 포함하는 구성되어 있다.
그러나, 이와 같은 구성을 갖는 태양전지판 각도조절장치 역시 계절에 따라 변하는 태양의 고도에 맞춰 태양전지판의 각도를 사용자기 일일이 수동으로 조절해야만 하는 문제점이 있다.
특히, 종래 태양전지판 각도조절장치의 경우 정해진 방향(예를 들어 동쪽 및 서쪽)으로만 각도를 조절할 수 있도록 구성되어 있을 뿐, 태양광의 조사각도를 자동으로 추적하여 동,서,남,북 방향 즉, X축과 Y축 및 Z축 방향으로 자유롭게 각도를 조절할 수 없어 비록 태양전지판에 대한 각도 조절기능이 구비되어 있다 하더라도 태양광의 집광효율을 극대화할 수 없는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 태풍이나 지진 등이 발생하였을 때 이를 자동으로 검출하여 태양전지판이 손상되지 않도록 하는 구조 역시 구비되어 있지 않아 강한 태풍이 불어오거나 지진이 발생하였을 경우 큰 피해를 입고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 10-0734217호(2007년 06월 26일) 대한민국 등록특허공보 10-1192686호(2012년 10월 12일) 대한민국 등록특허공보 10-1326719호(2013년 11월 01일) 대한민국 등록특허공보 10-1259336호(2013년 04월 23일)
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 복수의 태양전지를 사각 판넬 형태로 조립한 태양전지판의 네모서리와 중심부를 받쳐 주는 기둥에 각각 엑츄에이터를 설치하고, 태양전지판의 상면에는 태양추적센서를 설치하여, 통상시에 제어부에서 상기 태양추적센서를 통해 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도를 검출하고, 검출된 태양광 조사각도에 대응하여 각각의 기둥에 설치되어 있는 엑츄에이터를 적절히 조절하여 태양전지판의 각도가 항상 태양광과 직각을 이루도록 제어할 수 있도록 함으로써 태양전지판의 경사각을 간편하게 자동 조절할 수 있을 뿐만 아니라 태양광의 집광효율을 극대화할 수 있는 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 중앙 기둥에 태풍의 정도 및 지진의 정도를 전기적인 신호로 검출할 수 있는 가속도센서 또는 진동센서를 설치하여, 태풍 또는 지진 등의 발생으로 인해 가속도센서 또는 진동센서를 통해 검출되는 진동이나 충격량이 정해진 값 이상으로 상승할 경우 상기 제어부로 하여금 각 기둥에 설치되어 있는 모든 엑츄에이터를 하강작동시켜 태양전지판이 최대한 하강하도록 함과 동시에 수평상태를 유지하도록 함으로써 바람과의 공기저항 및 진동의 전달을 최소화할 수 있어 태풍 및 지진으로 인한 태양전지판의 파손을 완벽히 방지할 수 있으므로 유지보수비를 대폭 절감할 수 있음은 물론 지속적인 태양광 발전을 수행할 수 있어 제품 자체의 상품성과 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치의 일 실시 예는, 복수의 태양전지를 사각 틀체 내에 조립한 형태를 갖는 태양전지판의 네모서리와 중심부 저면에 각각 기둥이 설치된 태양광 발전장치에 있어서, 상기 기둥의 상단부와 태양전지판의 각 모서리 및 중앙 저면 사이에 제어부의 출력신호에 부응하여 승,하강 작동하는 엑츄에이터를 설치하고, 상기 제어부 내에는 날짜 및 시간대별로 변화되는 태양의 방위각 및 빛 조사각 데이터를 입력시켜 상기 데이터에 부응하여 상기 엑츄에이터들의 승,하강 높이를 각각 변화시켜 태양전지판의 각도가 태양광의 방위각과 직각을 이루도록 한 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치의 다른 실시 예는, 복수의 태양전지를 사각 틀체 내에 조립한 형태를 갖는 태양전지판의 네모서리 및 중앙 저면에 각각 기둥이 설치된 태양광 발전장치에 있어서, 상기 기둥의 상단부와 태양전지판의 모서리 및 중앙 저면 사이에 제어부의 출력신호에 부응하여 승,하강 작동하는 엑츄에이터를 각각 설치하며, 상기 태양전지판의 상면에는 태양의 빛 조사각도를 전기적인 신호로 검출하여 제어부로 전달하는 태양추적센서를 설치하고, 상기 제어부로 하여금 상기 태양추적센서를 통해 실시간으로 검출되는 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도에 변화에 대응하여 상기 엑츄에이터들의 승,하강 높이를 각각 변화시켜 태양전지판의 각도가 태양광의 방위각과 직각을 이루도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 기둥들 중 중앙에 설치된 기둥에 태풍 및 지진에 의한 충격력 또는 진동을 전기적인 신호로 검출하여 제어부로 전달하는 가속도센서 또는 진동센서를 더 설치하고, 상기 제어부로 하여금 상기 가속도센서 또는 진동센서를 통해 검출되는 태풍 또는 지진으로 인한 충격력 또는 진동의 량이 자체 내에 정해진 값 이상으로 상승할 경우 각 기둥에 설치되어 있는 모든 엑츄에이터를 하강작동시켜 태양전지판이 수평방향으로 평행한 상태를 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 태양전지판의 네모서리 및 중앙 저면과 상기 엑츄에이터들의 로드 상단부 사이에는 유니버셜죠인트를 설치하여 서로 다른 높이로 승,하강 작동하는 엑츄에이터들의 높이 변화와 무관하게 상기 태양전지판의 경사각도가 X축과 Y축 및 Z축에 대해 제어부에서 원하는 각도로 변화될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 태양추적센서는 복수로 설치하여 제어부로 하여금 복수의 태양추적센서를 통해 각각 실시간으로 검출되어 입력되는 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값에서 평균값을 구하고 그 평균값에 의거 상기 엑츄에이터들의 승,하강 높이를 각각 변화시키도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양추적센서는 주,부 태양추적센서로 두 개를 설치하여, 상기 제어부로 하여금 통상시 주 태양추적센서를 통해 검출되는 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값을 이용하여 상기 엑츄에이터들의 구동을 제어하다가, 주 태양추적센서로부터 정해진 시간이상 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값 입력이 없으면 해당 주 태양추적센서의 고장으로 판단하고 부 태양추적센서를 통해 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값을 계속해서 입력받을 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 가속도센서 또는 진동센서는 복수로 설치하여 제어부로 하여금 복수의 가속도센서 또는 진동센서를 통해 각각 실시간으로 검출되어 입력되는 태풍 또는 지진에 의한 충격력 또는 진동 검출 값의 평균값을 구하고, 그 평균값이 정해진 값 이상으로 상승하는지 여부를 판단할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가속도센서 또는 진동센서는 주,부 가속도센서 또는 진동센서로 두 개를 설치하여, 상기 제어부로 하여금 통상시 주 가속도센서 또는 진동센서를 통해 검출되는 충격력 또는 진동 검출 값을 이용하여 태풍 또는 지진의 발생 여부를 판단하다가, 주 가속도센서 또는 진동센서의 고장으로 판단될 경우 부 가속도센서 또는 진동센서를 통해 태풍 또는 지진에 의한 충격력 또는 진동 검출 값을 계속해서 입력받을 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 태양전지판의 네 모서리 및 중앙 저면과 상기 기둥 또는 엑츄에이터 상단부 사이에는 태풍 또는 지진으로 인한 제어부에서 모든 엑츄에이터를 하강작동시켜 태양전지판이 수평방향으로 평행한 상태를 유지할 때, 태양전지판이 유동되는 것을 방지하기 위한 유동방지수단을 더 설치한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 유동방지수단의 일 실시 예로는, 상기 태양전지판의 네 모서리 및 중앙 저면 고정판에 두 개 이상의 유동방지 핀을 수직방향으로 고정 설치하고, 상기 기둥 또는 엑츄에이터 상단부에 상기 유동방지 핀이 끼워지는 복수의 유동방지 핀 결합공이 천공된 유동방지 판을 고정 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유동방지수단의 다른 실시 예로는, 상기 태양전지판의 네 모서리 및 중앙 저면 고정판에 상기 기둥 또는 엑츄에이터의 외경보다 큰 내경을 갖는 유동방지 관을 고정 설치한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제어부에는 각각의 태양전지판에 설치되어 있는 태양추적센서를 통해 검출되는 태양의 빛 조사각도 정보를 포함하여 해당정보를 이용하여 조절된 태양전지판에 대한 경사각도(X축, Y축, Z축 위상각) 정보는 물론 상기 가속도센서 또는 진동센서를 통해 검출되는 충격력 또는 진동 값을 실시간 또는 정해진 시간간격을 두고 서버가 구비된 중앙통제실의 컴퓨터로 자동 송출하는 데이터 자동 무선 송출기를 더 구비시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙통제실의 컴퓨터에서는 태풍 또는 지진으로 인한 충격력 또는 진동의 량이 정해진 값 이상이어서 태양전지판이 하강하여 수평상태를 유지하고 있는 상태정보를 제어부로부터 수신할 경우, 이를 모니터 또는 별도 경보기를 통해 표시하거나 또는 부져를 작동시켜 관리자가 즉시 위험상태를 인식할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치에 의하면, 복수의 태양전지를 사각 판넬 형태로 조립한 태양전지판의 네모서리와 중심부를 받쳐 주는 기둥에 각각 엑츄에이터를 설치하고, 태양전지판의 상면에는 태양추적센서를 설치하여, 통상시에 제어부에서 상기 태양추적센서를 통해 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도를 검출하고, 검출된 태양광 조사각도에 대응하여 각각의 기둥에 설치되어 있는 엑츄에이터를 적절히 조절하여 태양전지판의 각도가 항상 태양광과 직각을 이루도록 제어할 수 있도록 함으로써 태양전지판의 경사각을 간편하게 자동 조절할 수 있을 뿐만 아니라 태양광의 집광효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 중앙 기둥에 태풍의 정도 및 지진의 정도를 전기적인 신호로 검출할 수 있는 가속도센서 또는 진동센서를 설치하여, 태풍 또는 지진 등의 발생으로 인해 가속도센서 또는 진동센서를 통해 검출되는 진동이나 충격량이 정해진 값 이상으로 상승할 경우 상기 제어부로 하여금 각 기둥에 설치되어 있는 모든 엑츄에이터를 하강작동시켜 태양전지판이 최대한 하강하도록 함과 동시에 수평상태를 유지하도록 함으로써 바람과의 공기저항 및 진동의 전달을 최소화할 수 있어 태풍 및 지진으로 인한 태양전지판의 파손을 완벽히 방지할 수 있으므로 유지보수비를 대폭 절감할 수 있음은 물론 지속적인 태양광 발전을 수행할 수 있어 제품 자체의 상품성과 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 태양추적센서를 통해 검출되는 태양의 빛 조사각도 정보를 포함하여 해당정보를 이용하여 조절된 태양전지판에 대한 경사각도(X축, Y축, Z축 위상각) 정보와, 상기 가속도센서 또는 진동센서를 통해 검출되는 충격력 또는 진동 값을 실시간 또는 정해진 시간간격을 두고 서버가 구비된 중앙통제실의 컴퓨터로 자동 송출해 줌은 물론 상기 중앙통제실의 컴퓨터에 경보기 및 부져 등을 설치하여 태풍 또는 지진으로 인한 충격력 또는 진동의 량이 정해진 값 이상이어서 태양전지판이 최대한 지면 측으로 하강한 상태정보를 수신할 경우 이를 즉시 관리자에게 알릴 수 있어 태풍 또는 지진 등이 빠르게 대처할 수 있어 재난예방과 안전성도 확보할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명 장치의 블록 구성도.
도 2는 본 발명이 적용된 태양광 발전장치의 태양전지판이 수평상태일 때의 사시도.
도 3은 본 발명이 적용된 태양광 발전장치의 태양전지판이 소정각도로 편차되게 기울어진 상태의 사시도.
도 4의 (a)(b)는 본 발명이 적용된 태양광 발전장치의 태양전지판이 전방(동쪽)으로 기울어진 상태일 때의 좌,우 측면도.
도 5의 (a)(b)는 본 발명 중 유동방지수단의 일 실시 예가 적용된 태양광 발전장치의 태양전지판이 전방(동쪽)으로 기울어진 상태일 때와 완전히 하강하였을 때의 정면도.
도 6의 (a)(b)는 본 발명 중 유동방지수단의 다른 실시 예가 적용된 태양광 발전장치의 태양전지판이 전방(동쪽)으로 기울어진 상태일 때와 완전히 하강하였을 때의 정면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 장치의 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명이 적용된 태양광 발전장치의 태양전지판이 수평상태일 때의 사시도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명이 적용된 태양광 발전장치의 태양전지판이 소정각도로 편차되게 기울어진 상태의 사시도를 나타낸 것이다.
도 4의 (a)(b)는 본 발명이 적용된 태양광 발전장치의 태양전지판이 전방(동쪽)으로 기울어진 상태일 때의 좌,우 측면도를 나타낸 것이고, 도 5의 (a)(b)는 본 발명 중 유동방지수단의 일 실시 예가 적용된 태양광 발전장치의 태양전지판이 전방(동쪽)으로 기울어진 상태일 때와 완전히 하강하였을 때의 정면도를 나타낸 것이며, 도 6의 (a)(b)는 본 발명 중 유동방지수단의 다른 실시 예가 적용된 태양광 발전장치의 태양전지판이 전방(동쪽)으로 기울어진 상태일 때와 완전히 하강하였을 때의 정면도를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명 장치의 일 실시 예는,
복수의 태양전지(11)를 사각 틀체(12) 내에 조립한 형태를 갖는 태양전지판(1)의 네모서리와 중심부 저면에 각각 기둥(21)~(2n)이 설치된 태양광 발전장치에 있어서,
상기 기둥(21)~(2n)의 상단부와 태양전지판(1)의 각 모서리 및 중앙 저면 사이에 제어부(3)의 출력신호에 부응하여 승,하강 작동하는 엑츄에이터(5)를 설치하고,
상기 제어부(3) 내에는 날짜 및 시간대별로 변화되는 태양의 방위각 및 빛 조사각 데이터를 입력시켜 상기 제어부(3)로 하여금 상기 데이터에 부응하여 상기 엑츄에이터(5)들의 승,하강 높이를 각각 변화시켜 태양전지판(1)의 각도가 태양광의 방위각과 직각을 이루도록 제어하게 한 것을 특징으로 한다.
본 발명 장치의 다른 실시 예는,
복수의 태양전지(11)를 사각 틀체(12) 내에 조립한 형태를 갖는 태양전지판(1)의 네모서리와 중심부 저면에 각각 기둥(21)~(2n)이 설치된 태양광 발전장치에 있어서,
상기 기둥(21)~(2n)의 상단부와 태양전지판(1)의 각 모서리 및 중앙 저면 사이에 제어부(3)의 출력신호에 부응하여 승,하강 작동하는 엑츄에이터(5)를 설치하며,
상기 태양전지판(1)의 상면에는 태양의 빛 조사각도를 전기적인 신호로 검출하여 제어부(3)로 전달하는 태양추적센서(6)를 설치하고,
상기 제어부(3)로 하여금 상기 태양추적센서(6)를 통해 실시간으로 검출되는 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도에 변화에 대응하여 상기 엑츄에이터(5)들의 승,하강 높이를 각각 변화시켜 태양전지판(1)의 각도가 태양광의 방위각과 직각을 이루도록 제어하게 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 기둥(21)~(2n)들 중 중앙에 설치된 기둥(2n)에 태풍 및 지진에 의한 충격력 또는 진동을 전기적인 신호로 검출하여 제어부(3)로 전달하는 가속도센서 또는 진동센서(7)를 더 설치하고,
상기 제어부(3)로 하여금 상기 가속도센서 또는 진동센서(7)를 통해 검출되는 태풍 또는 지진으로 인한 충격력 또는 진동의 량이 자체 내에 정해진 값 이상으로 상승할 경우 각 기둥(21)~(2n)에 설치되어 있는 모든 엑츄에이터(5)를 하강작동시켜 태양전지판(1)이 수평방향으로 평행한 상태를 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 태양전지판(1)의 네모서리 및 중앙 저면과 상기 엑츄에이터(5)들의 로드 상단부 사이에는 유니버셜죠인트(8)를 설치하여 서로 다른 높이로 승,하강 작동하는 엑츄에이터(5)들의 높이 변화와 무관하게 상기 태양전지판(1)의 경사각도가 X축과 Y축 및 Z축에 대해 제어부(3)에서 원하는 각도로 변화될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 태양추적센서(6)는 복수로 설치하여 제어부(3)로 하여금 복수의 태양추적센서(6)를 통해 각각 실시간으로 검출되어 입력되는 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값에서 평균값을 구하고, 그 평균값에 의거 상기 엑츄에이터(5)들의 승,하강 높이를 각각 변화시키도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양추적센서(6)는 주,부 태양추적센서로 두 개를 설치하여, 상기 제어부(3)로 하여금 통상시 주 태양추적센서를 통해 검출되는 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값을 이용하여 상기 엑츄에이터들의 구동을 제어하다가, 주 태양추적센서로부터 정해진 시간이상 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값 입력이 없으면 해당 주 태양추적센서의 고장으로 판단하고 부 태양추적센서를 통해 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값을 계속해서 입력받을 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 가속도센서 또는 진동센서(7)는 복수로 설치하여 상기 제어부(3)로 하여금 복수의 가속도센서 또는 진동센서(7)를 통해 각각 실시간으로 검출되어 입력되는 태풍 또는 지진에 의한 충격력 또는 진동 검출 값의 평균값을 구하고, 그 평균값이 정해진 값 이상으로 상승하는지 여부를 판단할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가속도센서 또는 진동센서(7)는 주,부 가속도센서 또는 진동센서로 두 개를 설치하여, 상기 제어부(3)로 하여금 통상시 주 가속도센서 또는 진동센서를 통해 검출되는 충격력 또는 진동 검출 값을 이용하여 태풍 또는 지진의 발생 여부를 판단하다가, 주 가속도센서 또는 진동센서의 고장으로 판단될 경우 부 가속도센서 또는 진동센서를 통해 태풍 또는 지진에 의한 충격력 또는 진동 검출 값을 계속해서 입력받을 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 태양전지판(1)의 네 모서리 및 중앙 저면과 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5) 상단부 사이에는 태풍 또는 지진으로 인한 제어부(3)에서 모든 엑츄에이터(5)를 하강작동시켜 태양전지판(1)이 수평방향으로 평행한 상태를 유지할 때,
태양전지판(1)이 유동되는 것을 방지하기 위한 유동방지수단(9)을 더 설치한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 유동방지수단(9)의 일 실시 예는 도 2 내지 도 5의 (a)(b)와 같이, 상기 태양전지판(1)의 네 모서리 및 중앙 저면 고정판(91)에 두 개 이상의 유동방지 핀(92)을 수직방향으로 고정 설치하고,
상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5) 상단부에 상기 유동방지 핀(92)이 끼워지는 복수의 유동방지 핀 결합공(931)이 천공된 유동방지 판(93)을 고정 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유동방지수단(9)의 다른 실시 예는 도 6의 (a)(b)와 같이,
상기 태양전지판(1)의 네 모서리 및 중앙 저면 고정판(91)에 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5)의 외경보다 큰 내경을 갖는 유동방지 관(94)을 고정 설치한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제어부(3)에는 각각의 태양전지판(1)에 설치되어 있는 태양추적센서(6)를 통해 검출되는 태양의 빛 조사각도 정보를 포함하여 해당정보를 이용하여 조절된 태양전지판(1)에 대한 경사각도(X축, Y축, Z축 위상각) 정보는 물론 상기 가속도센서 또는 진동센서(7)를 통해 검출되는 충격력 또는 진동 값을 실시간 또는 정해진 시간간격을 두고 서버가 구비된 중앙통제실의 컴퓨터(4)로 자동 송출하는 데이터 자동 무선 송출기(31)를 더 구비시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙통제실의 컴퓨터(4)에서는 태풍 또는 지진으로 인한 충격력 또는 진동의 량이 정해진 값 이상이어서 태양전지판(1)이 하강하여 수평상태를 유지하고 있는 상태정보를 제어부(3)로부터 수신할 경우, 이를 모니터 또는 별도 경보기를 통해 표시하거나 또는 부져를 작동시켜 관리자가 즉시 위험상태를 인식할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명 장치에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명 장치의 일 실시 예는, 복수의 태양전지(11)를 사각 틀체(12) 내에 조립한 형태를 갖는 태양전지판(1)의 네모서리와 중심부 저면에 각각 설치된 기둥기둥(21)~(2n)의 상단부와 태양전지판(1)의 각 모서리 및 중앙 저면 사이에 각각 엑츄에이터(5)를 설치하고, 상기 엑츄에이터(5)들의 승,하강을 제어하는 제어부(3) 내에는 해당 태양전지판(1)이 설치되는 위치의 위도와 경도를 포함하여 날짜 및 시간대별로 변화되는 정해져 있는 태양의 방위각 및 빛 조사각 데이터를 입력시켜 프로그램을 통해 상기 태양전지판(1)의 경사각도를 자동으로 조절할 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이와 같이 상기 태양전지판(1)의 네모서리와 중심부 저면에 각각 위치되는 기둥(21)~(2n)의 상단부와 태양전지판(1)의 각 모서리 및 중앙 저면 사이에 엑츄에이터(5)들을 설치하고, 상기 제어부(3)에 해당 태양전지판(1)이 설치되는 위치의 위도와 경도를 포함해 날짜 및 시간대별로 변화될 수 있는 정해진 태양의 방위각 및 빛 조사각 데이터를 입력시켜 두게 되면, 상기 제어부(3)에서 통상시 상기 데이터에 부응하여 상기 엑츄에이터(5)들의 승,하강 높이를 각각 변화시켜 준다.
따라서, 상기 태양전지판(1)의 경사각도는 해당 태양전지판(1)이 설치되는 위치의 위도와 경도를 포함해 날짜 및 시간대별로 서로 다른 데이터를 출력시켜 주는 제어부(3)의 출력신호에 대응하여 서로 다른 높이로 자동 제어되는 상기 엑츄에이터(5)들의 로드에 따라 자동으로 변화되어 항상 태양광의 방위각과 직각을 이루게 되므로 태양전지판(1)의 경사각을 간편하게 자동 조절할 수 있음은 물론 태양광의 집광효율을 극대화시킬 수 있다.
이때, 상기 기둥(21)~(2n)들의 상단부 설치된 상기 엑츄에이터(5)들의 로드 상단부를 단순히 상기 태양전지판(1)의 네모서리와 중심부 저면에 각각 위치된 고정판(91)에 전,후 또는 좌우방향으로만 회전되는 형태로 축지시켜 줄 경우, 상기 엑츄에이터(5)들의 승,하강 높이 변화에 대응하여 상기 태양전지판(1)의 각도가 자유롭게 변화되지 않아(즉, X축과 Y축 및 Z축 방향으로 자유롭게 변화되지 않아), 상기 태양전지판(1)을 원하는 각도로 변화시켜 줄 수 없다.
이에 따라, 본 발명에서는 상기 태양전지판(1)의 네모서리 및 중앙 저면과 상기 엑츄에이터(5)들의 로드 상단부 사이에는 유니버셜죠인트(8)를 설치하여 줌으로써 태양의 방위각 및 빛 조사각 변화에 대응하여 제어부(3)에 의해 서로 다른 높이로 승,하강 작동하는 엑츄에이터(5)들의 높이 변화와 무관하게 힌지축 기능을 수행하는 상기 유니버셜죠인트(8)들의 각도가 수평방향에 대해서는 360도 변화가 가능하게 되므로 상기 태양전지판(1)의 경사각도를 X축과 Y축 및 Z축에 대해 제어부(3)에서 원하는 각도로 자유롭게 변화시켜 줄 수 있게 된다.
즉, 상기 태양전지판(1)의 경사방향을 태양의 방위각 및 빛 조사각 변화에 대응하여 동,서,남,북 방향은 물론 동남, 동북, 서남, 서북 방향 등 사방팔방으로 자유롭게 조절할 수 있는 것이다.
도 3은 본 발명이 적용된 태양광 발전장치의 태양전지판이 소정각도로 편차되게 기울어진 상태(예를 들어 동남방향)의 사시도를 나타낸 것이고, 도 4의 (a)(b)는 본 발명이 적용된 태양광 발전장치의 태양전지판이 전방(동쪽)으로 기울어진 상태일 때의 좌,우 측면도를 나타낸 것이다.
또한, 본 발명 장치의 다른 실시 예는 동 1 및 도 2와 같이, 복수의 태양전지(11)를 사각 틀체(12) 내에 조립한 형태를 갖는 태양전지판(1)의 네모서리와 중심부 저면에 각각 설치된 기둥(21)~(2n)의 상단부와 태양전지판(1)의 각 모서리 및 중앙 저면 사이에 각각 엑츄에이터(5)를 설치하며, 또한 상기 태양전지판(1)의 상면에는 태양의 빛 조사각도를 전기적인 신호로 검출하여 제어부(3)로 전달하는 태양추적센서(6)를 설치하여 태양광의 각도 추적을 통해 상기 태양전지판(1)의 경사각도를 자동으로 조절할 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 다른 실시 예에서, 상기 제어부(3)에서는 상기 태양전지판(1)의 상면에 설치되어 있는 상기 태양추적센서(6)를 통해 실시간으로 검출되는 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도를 계속 입력받아, 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화를 계속 판단 및 추적한 다음, 그 변화 값에 변화에 대응하여 상기 엑츄에이터(5)들의 승,하강 높이를 서로 다르게 각각 변화(물론 동일한 높이도 포함함)시켜 줌으로써 태양전지판(1)의 각도가 태양광의 방위각과 항상 직각을 이루게 되어 태양전지판(1)의 경사각을 간편하게 자동 조절할 수 있음은 물론 태양광의 집광효율을 극대화시킬 수 있다.
이때, 상기 태양추적센서(sun tracker)는 태양광 발전장치 등에 설치하여 장치가 항상 태양과 직면하도록 제어신호를 내는 것으로, 통상 4분할 포토다이오드에 수직으로 태양광을 입사(入射)하여 4개의 포토다이오드의 출력이 항상 일정해지게 제어하면 태양을 추적할 수 있다.
한편, 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도를 검출하는 상기 태양추적센서(6)를 태양전지판(1)의 상면에 하나만 설치할 경우, 태양의 고도에 따른 빛 조사각도의 검출 데이터 오차율이 높을 우려가 있음은 물론 해당 태양추적센서가 고장이 날 경우 태양광의 각도 추적이 불가능하여 본 발명 장치가 작동되지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 태양추적센서(6)를 태양전지판(1)의 상면에 두 개 또는 복수로 설치하고, 상기 제어부(3)로 하여금 두 개 또는 복수의 태양추적센서(6)를 통해 각각 실시간으로 검출되어 오는 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값을 각각 합친 후 평균값을 구하고, 그 평균값에 의거 상기 엑츄에이터(5)들의 승,하강 높이를 각각 변화시키도록 함으로써 태양의 고도에 따른 빛 조사각도의 검출 데이터 오차율을 대폭 줄일 수 있어 장치의 작동에 따른 신뢰도를 대폭 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 태양추적센서(6)를 두 개 설치한 경우, 상기 제어부(3)에서 두 개의 태양추적센서를 주 센서와 부 센서로 구분하여, 통상시 주 태양추적센서를 통해 검출되는 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값을 이용하여 상기 엑츄에이터(5)들의 구동을 제어하다가, 정상적으로 태양이 떠있는 상태인데도 불구하고 주 태양추적센서로터 정해진 시간이상 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값 입력이 없는 등과 같은 경우가 발생할 경우 해당 주 태양추적센서의 고장으로 판단하고, 부 태양추적센서를 통해 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값을 계속해서 입력을 수 있으므로 태양광 자동 추적 기능을 지속적으로 수행할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기한 실시 예 이외에도, 상기 기둥(21)~(2n)들 중 중앙에 설치된 기둥(2n)에 태풍 및 지진 등에 의한 충격력 또는 진동을 실시간으로 검출하여 제어부(3)로 전달하는 가속도센서 또는 진동센서(7)를 더 설치하고, 상기 제어부(3)로 하여금 상기 가속도센서 또는 진동센서(7)를 통해 검출되는 충격력 또는 진동의 량을 전기적인 신호로 입력받아 태풍 또는 지진이 발생되었는지 여부를 판단할 수 있도록 하였다.
여기서 상기 가속도센서 또는 진동센서(7)를 상기 기둥(21)~(2n)들 중 중앙에 설치된 기둥(2n)에 설치한 이유는, 태풍 또는 지진에 의한 충격력 또는 진동 량을 검출함에 있어서, 소정면적을 갖는 태양전지판(1)의 네 모서리에 설치된 기둥으로 전달되는 충격력 또는 진동 량은 서로 상이할 수 있는데 반하여, 중앙에 설치된 기둥을 통해 전달되는 충격력 또는 진동 량은 상기한 검출값의 평균값에 가까우므로 태풍 또는 지진에 의한 충격력 또는 진동 량 검출에 따른 정확도를 확보하기 위해서이다.
이와 같이 상기 제어부(3)에서 상기 가속도센서 또는 진동센서(7)를 통해 검출되는 충격력 또는 진동의 량을 전기적인 신호로 실시간 입력받아 확인한 결과, 예를 들어 강한 태풍 또는 지진 등으로 인한 상기 가속도센서 또는 진동센서(7)를 통해 검출되는 충격력 또는 진동의 량이 자체 내에 정해진 값(즉, 태풍이나 지진으로 인해 태양광 발전장치가 손상될 우려가 있을 정도의 충격력 또는 진동 값) 이상일 경우, 상기 제어부(3)에서는 즉시 각 기둥(21)~(2n)에 설치되어 있는 모든 엑츄에이터(5)를 최대한 하강작동시켜 준다.
그러므로 예를 들어 도 5의 (a) 및 도 6의 (a)와 같은 상태에 있던 상기 태양전지판(1) 자체가 도 5의 (b) 및 도 6의 (b)와 같이 지면 측으로 최대한 하강하게 됨은 물론 동일한 높이를 갖는 각 기둥(21)~(2n)의 상단부에서 수평방향으로 평행한 상태를 유지하게 된다.
따라서, 태풍이 불어와도 최대한 낮은 상태로 하강한 태양전지판(1)에 가해지는 바람과의 공기저항 및 진동의 전달을 최소화할 수 있어 태풍 및 지진으로 인한 태양전지판(1)의 파손을 완벽히 방지할 수 있으므로 유지보수비를 대폭 절감할 수 있음은 물론 지속적인 태양광 발전을 수행할 수 있어 제품 자체의 상품성과 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 가속도센서(acceleration sensor)는 이동하는 물체의 가속도나 충격의 세기를 측정하는 센서로, 출력신호를 처리하여 물체의 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 측정하는 것이다. 물체의 운동상태를 상세하게 감지할 수 있으므로 활용 분야가 아주 넓고, 갖가지 용도로 사용되고 있다. 이와 같은 가속도센서는 그 형식도 여러 가지가 있는데, 검출 방식으로 크게 분류하면 관성식, 자이로식, 실리콘반도체식이 있는데, 진도계나 경사계 등도 가속도센서의 한 종류로 볼 수 있다.
또, 상기 진동센서(vibration sensor)는 기계적인 구조물 및 운동체의 진동을 검출하는 방식에 한정하며, 진동원 및 주파수에 따라 응용할 수 있는 센서가 결정된다. 이와 같은 진동센서로 많이 이용되고 있는 방식은 압전가속도 방식 및 외팔보 진동방식이 있는데, 전자는 빠른 진동에 적합하고, 후자는 느린 진동, 미약한 진동에 적합하다. 외팔보의 경우, 자유단에 수감(受感)질량을 붙이고, 고정단 부근에 변형 게이지를 접합하여 출력을 얻는 방식이 많다.
이와 같이 가속도센서나 진동센서는 모두 태풍 및 지진 등에 의한 충격력 또는 진동을 실시간으로 검출할 수 있으므로 어느 센서를 사용해도 무방하다.
한편, 태풍 및 지진 등에 의한 충격력 또는 진동을 실시간으로 검출하는 상기 가속도센서 또는 진동센서(7)를 전술한 바와 같이 상기 기둥(21)~(2n)들 중 중앙에 설치된 기둥(2n)에 하나만 설치할 경우, 태풍 및 지진 등에 의한 충격력 또는 진동 량의 검출 데이터 오차율이 높을 우려가 있음은 물론 해당 가속도센서 또는 진동센서(7)가 고장이 날 경우 태풍 및 지진 등에 의한 충격력 또는 진동 량의 검출이 불가능하여 본 발명 장치가 적용된 태양광 발전장치를 태풍 및 지진 등과 같은 천재지변으로부터 보호할 수 없다.
따라서, 본 발명 장치에서는 상기 가속도센서 또는 진동센서(7)를 중앙의 기둥(2n)에 두 개 또는 복수로 설치하고, 상기 제어부(3)로 하여금 두 개 또는 복수의 가속도센서 또는 진동센서(7)를 통해 각각 실시간으로 검출되어 오는 태풍 또는 지진에 의한 충격력 또는 진동 검출 값의 평균값을 구하고, 그 평균값이 정해진 값 이상으로 상승하는지 여부를 판단하여 만약, 평균값이 정해진 값 이상일 경우, 즉시 각 기둥(21)~(2n)에 설치되어 있는 모든 엑츄에이터(5)를 최대한 하강작동시켜 태양전지판(1) 자체가 지면 측으로 최대한 하강하도록 함으로써 태풍 및 지진 등에 의한 충격력 또는 진동 량의 검출 데이터 오차율을 대폭 줄일 수 있어 장치의 작동에 따른 신뢰도를 대폭 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 가속도센서 또는 진동센서(7)를 두 개 설치한 경우, 상기 제어부(3)에서 두 개의 가속도센서 또는 진동센서(7)를 주 센서와 부 센서로 구분하여 결정하고, 통상시 주 가속도센서 또는 진동센서를 통해 검출되는 충격력 또는 진동 검출 값을 이용하여 태풍 또는 지진의 발생 여부를 판단함은 물론 상기 엑츄에이터(5)들의 구동을 제어하다가, 해당 주 가속도센서 또는 진동센서가 고장난 것으로 판단될 경우, 부 가속도센서 또는 진동센서를 통해 태풍 또는 지진에 의한 충격력 또는 진동 검출 값을 계속해서 입력받을 수 있으므로 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 지속적으로 수행할 수 있다.
또, 본 발명에서는 상기 태양전지판(1)의 네 모서리 및 중앙 저면과 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5) 상단부 사이에 유동방지수단(9)을 더 설치하여 줌으로써, 태풍 또는 지진 등으로 인한 제어부(3)에서 모든 엑츄에이터(5)를 하강작동시켰을 경우, 상기 유동방지수단(9)이 태양전지판(1)의 네 모서리 및 중앙 저면부를 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5) 상단부에 고박시켜 주게 되어 외부에서 가해지는 강한 압력 또는 진동에도 불구하고 상기 태양전지판(1)가 수평방향으로 평행한 상태를 유지하게 된다.
이때, 상기 유동방지수단(9)으로는 다양한 형태를 제시할 수 있는데, 그 일 실시 예로는 도 2 내지 도 5의 (a)(b)와 같이, 상기 태양전지판(1)의 네 모서리 및 중앙 저면 고정판(91)에 두 개 이상(태양전지판(1)이 사방으로 유동되지 않도록 하기 위해 3개 또는 4개를 설치하는 것이 바람직하다)의 유동방지 핀(92)을 수직방향으로 고정 설치하고, 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5) 상단부에 상기 유동방지 핀(92)이 끼워지는 복수의 유동방지 핀 결합공(931)이 천공된 유동방지 판(93)을 고정 설치하였다.
이 경우 태풍이나 지진이 발생되지 않는 통상시 태양광 추적에 대응하여 엑츄에이터(5)들이 승강 작동함으로 인해 고정판(91)의 저부에서 수직방향으로 고정 설치된 상기 유동방지 핀(92)들이 도 5의 (a)와 같이 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5) 상단부에 고정 설치된 유동방지 판(93)의 유동방지 핀 결합공(931)으로부터 빠져 나와있는 형태를 갖게 되므로 엑츄에이터(5)들을 이용한 태양전지판(1)의 경사각도 조절에는 아무런 지장을 주지 않는다.
그러나, 태풍 또는 지진 등의 발생으로 인해 상기 제어부(3)에서 모든 엑츄에이터(5)를 하강작동시켜 상기 태양전지판(1)이 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5) 상단부까지 하강할 경우에는 상기 고정판(91)의 저부에서 수직방향으로 고정 설치된 상기 유동방지 핀(92)들이 도 5 (b)의 확대 단면도와 같이 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5) 상단부에 고정 설치된 유동방지 판(93)의 유동방지 핀 결합공(931)에 끼워진 형태를 갖게 된다.
따라서, 상기 태양전지판(1)이 상기 유동방지수단(9)을 통해 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5) 상단부에 고박된 형태를 유지하게 되어 외부에서 어떠한 압력 또는 충격력 등이 가해진다 하더라도 상기 태양전지판(1)은 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5) 상단부에서 수평방향으로 평행한 상태를 유지하게 되므로 태풍 또는 지진 등과 같은 천재지변이 장시간 발생되어도 본 발명이 적용된 태양광 발전장치가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 유동방지수단(9)의 다른 실시 예로는 도 6의 (a)(b)와 같이, 상기 태양전지판(1)의 네 모서리 및 중앙 저면 고정판(91)에 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5)의 외경보다 큰 내경을 갖는 유동방지 관(94)을 고정 설치해 주었다.
이 경우 태풍이나 지진이 발생되지 않는 통상시 태양광 추적에 대응하여 엑츄에이터(5)들이 승강 작동함으로 인해 고정판(91)의 저부에 설치된 유동방지 관(94)이 도 6의 (a)와 같이 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5) 상단부로부터 소정높이만큼 이격된 상태를 갖게 되므로 엑츄에이터(5)들을 이용한 태양전지판(1)의 경사각도 조절에는 아무런 지장을 주지 않는다.
그러나, 태풍 또는 지진 등의 발생으로 인해 상기 제어부(3)에서 모든 엑츄에이터(5)를 하강작동시켜 상기 태양전지판(1)이 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5) 상단부까지 하강할 경우에는, 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5)의 외경보다 큰 내경을 갖고 상기 고정판(91)의 저부에 고정 설치된 상기 유동방지 관(94)이 도 6의 (b)와 같이 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5) 상단부의 외면 일부를 감싸는 형태로 결합된 형태를 갖게 된다.
따라서, 상기 태양전지판(1)이 상기 유동방지 관(94)을 통해 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5) 상단부에 고박된 형태를 유지하게 되어 외부에서 어떠한 압력 또는 충격력 등이 가해진다 하더라도 상기 태양전지판(1)은 상기 기둥(21)~(2n) 또는 엑츄에이터(5) 상단부에서 수평방향으로 평행한 상태를 유지하게 되므로 태풍 또는 지진 등과 같은 천재지변이 장시간 발생되어도 본 발명이 적용된 태양광 발전장치가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명에서는 상기 제어부(3)에 데이터 자동 무선 송출기(31)를 더 구비시켜 주고, 상기 제어부(3)로 하여금 상기 데이터 자동 무선 송출기(31)를 통해 각각의 태양전지판(1)에 설치되어 있는 태양추적센서(6)를 통해 검출되는 태양의 빛 조사각도 정보를 포함하여 해당정보를 이용하여 조절된 태양전지판(1)에 대한 경사각도(X축, Y축, Z축 위상각 등) 정보는 물론 상기 가속도센서 또는 진동센서(7)를 통해 검출되는 충격력 또는 진동 값을 실시간 또는 정해진 시간간격을 두고 서버가 구비된 중앙통제실의 컴퓨터(4)로 자동 송출할 수 있도록 하였다.
따라서, 원격지의 중앙통제실에서 근무하는 관리자들이 상기 컴퓨터(4)를 통해 원격지에 설치된 태양전지판(1)들의 상태 정보 즉, 태양의 빛 조사각도 정보를 포함하여 해당정보를 이용하여 조절된 태양전지판(1)에 대한 경사각도 정보는 물론 상기 가속도센서 또는 진동센서(7)를 통해 검출되는 충격력 또는 진동 값 등을 정확히 파악하고 필요한 조치를 정확하고도 신속하게 취할 수 있다.
물론, 상기 중앙통제실의 서버에는 각각의 태양전지판(1)에 구비된 제어부(3)로부터 전달되어 오는 상기한 각종 정보가 계속해서 기록되므로, 차후 데이터 베이스를 구축하여 장기간 데이터 분석을 할 수 있음은 물론 지반관측의 서브 데이터 및 지역관측 등에 유용하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 중앙통제실의 컴퓨터(4)에 도시 생략한 경보기 및 부져 등을 더 구비시켜 두고, 태풍 또는 지진으로 인한 충격력 또는 진동의 량이 정해진 값 이상이어서 태양전지판(1)이 하강하여 수평상태를 유지하고 있는 상태 정보 등을 제어부(3)로부터 수신할 경우, 컴퓨터(4)의 모니터 또는 별도로 설치한 경보기를 통해 표시하거나 또는 부져를 작동시켜 줌으로써 관리자가 즉시 위험상태를 인식하고 태풍 또는 지진 등이 빠르게 대처할 수 있어 천재지변 등에 따른 재난예방과 안전성도 확보할 수 있다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기한 실시 예 및 특허청구범위에 기재된 내용만으로 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
1 : 태양전지판
11 : 태양전지 12 : 사각 틀체
21 ~ 2n : 기둥
3 : 제어부 31 : 데이터 자동 무선 송출기
4 : 컴퓨터
5 : 엑츄에이터
6 : 태양추적센서
7 : 가속도센서 또는 진동센서
8 : 유니버셜죠인트
9 : 유동방지수단
91 : 고정판 92 : 유동방지 핀
93 : 유동방지 판 931 : 유동방지 핀 결합공
94 : 유동방지 관

Claims (13)

  1. 복수의 태양전지를 사각 틀체 내에 조립한 형태를 갖는 태양전지판의 네모서리와 중심부 저면에 각각 기둥이 설치된 태양광 발전장치에 있어서,
    상기 기둥의 상단부와 태양전지판의 각 모서리 및 중앙 저면 사이에 제어부의 출력신호에 부응하여 승,하강 작동하는 엑츄에이터를 설치하고,
    상기 제어부 내에는 날짜 및 시간대별로 변화되는 태양의 방위각 및 빛 조사각 데이터를 입력시켜 상기 데이터에 부응하여 상기 엑츄에이터들의 승,하강 높이를 각각 변화시켜 태양전지판의 각도가 태양광의 방위각과 직각을 이루도록 하며,
    상기 기둥들 중 중앙에 설치된 기둥에 태풍 및 지진에 의한 충격력 또는 진동을 전기적인 신호로 검출하여 제어부로 전달하는 가속도센서 또는 진동센서를 설치하고,
    상기 제어부로 하여금 상기 가속도센서 또는 진동센서를 통해 검출되는 태풍 또는 지진으로 인한 충격력 또는 진동의 량이 자체 내에 정해진 값 이상으로 상승할 경우 각 기둥에 설치되어 있는 모든 엑츄에이터를 하강작동시켜 태양전지판이 수평방향으로 평행한 상태를 유지하도록 한 것을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치.
  2. 복수의 태양전지를 사각 틀체 내에 조립한 형태를 갖는 태양전지판의 네모서리 및 중앙 저면에 각각 기둥이 설치된 태양광 발전장치에 있어서,
    상기 기둥의 상단부와 태양전지판의 모서리 및 중앙 저면 사이에 제어부의 출력신호에 부응하여 승,하강 작동하는 엑츄에이터를 각각 설치하며,
    상기 태양전지판의 상면에는 태양의 빛 조사각도를 전기적인 신호로 검출하여 제어부로 전달하는 태양추적센서를 설치하고,
    상기 제어부로 하여금 상기 태양추적센서를 통해 실시간으로 검출되는 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도에 변화에 대응하여 상기 엑츄에이터들의 승,하강 높이를 각각 변화시켜 태양전지판의 각도가 태양광의 방위각과 직각을 이루도록 하며,
    상기 기둥들 중 중앙에 설치된 기둥에 태풍 및 지진에 의한 충격력 또는 진동을 전기적인 신호로 검출하여 제어부로 전달하는 가속도센서 또는 진동센서를 설치하고,
    상기 제어부로 하여금 상기 가속도센서 또는 진동센서를 통해 검출되는 태풍 또는 지진으로 인한 충격력 또는 진동의 량이 자체 내에 정해진 값 이상으로 상승할 경우 각 기둥에 설치되어 있는 모든 엑츄에이터를 하강작동시켜 태양전지판이 수평방향으로 평행한 상태를 유지하도록 한 것을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 태양전지판의 네모서리 및 중앙 저면과 상기 엑츄에이터들의 로드 상단부 사이에는 유니버셜죠인트를 설치한 것을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 태양추적센서는 복수로 설치하여 제어부로 하여금 복수의 태양추적센서를 통해 각각 실시간으로 검출되어 입력되는 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값에서 평균값을 구하고 그 평균값에 의거 상기 엑츄에이터들의 승,하강 높이를 각각 변화시키도록 한 것을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 태양추적센서는 주,부 태양추적센서로 두 개를 설치하여, 상기 제어부로 하여금 통상시 주 태양추적센서를 통해 검출되는 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값을 이용하여 상기 엑츄에이터들의 구동을 제어하다가, 주 태양추적센서로부터 정해진 시간이상 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값 입력이 없으면 해당 주 태양추적센서의 고장으로 판단하고 부 태양추적센서를 통해 태양의 고도에 따른 빛의 조사각도 변화 값을 계속해서 입력받을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가속도센서 또는 진동센서는 복수로 설치하여 제어부로 하여금 복수의 가속도센서 또는 진동센서를 통해 각각 실시간으로 검출되어 입력되는 태풍 또는 지진에 의한 충격력 또는 진동 검출 값의 평균값을 구하고, 그 평균값이 정해진 값 이상으로 상승하는지 여부를 판단할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가속도센서 또는 진동센서는 주,부 가속도센서 또는 진동센서로 두 개를 설치하여, 상기 제어부로 하여금 통상시 주 가속도센서 또는 진동센서를 통해 검출되는 충격력 또는 진동 검출 값을 이용하여 태풍 또는 지진의 발생 여부를 판단하다가, 주 가속도센서 또는 진동센서의 고장으로 판단될 경우 부 가속도센서 또는 진동센서를 통해 태풍 또는 지진에 의한 충격력 또는 진동 검출 값을 계속해서 입력받을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 태양전지판의 네 모서리 및 중앙 저면과 상기 기둥 또는 엑츄에이터 상단부 사이에는 태풍 또는 지진으로 인한 제어부에서 모든 엑츄에이터를 하강작동시켜 태양전지판이 수평방향으로 평행한 상태를 유지할 때, 태양전지판이 유동되는 것을 방지하기 위한 유동방지수단을 더 설치한 것을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 유동방지수단은,
    상기 태양전지판의 네 모서리 및 중앙 저면 고정판에 두 개 이상의 유동방지 핀을 수직방향으로 고정 설치하고, 상기 기둥 또는 엑츄에이터 상단부에 상기 유동방지 핀이 끼워지는 복수의 유동방지 핀 결합공이 천공된 유동방지 판을 고정 설치한 것을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 유동방지수단은,
    상기 태양전지판의 네 모서리 및 중앙 저면 고정판에 상기 기둥 또는 엑츄에이터의 외경보다 큰 내경을 갖는 유동방지 관을 고정 설치한 것을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치.
  12. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부에는 태양의 빛 조사각도 정보를 포함하여 해당정보를 이용하여 조절된 태양전지판에 대한 경사각도(X축, Y축, Z축 위상각) 정보는 물론 태풍 또는 지진으로 인한 충격력 또는 진동 값을 실시간 또는 정해진 시간간격을 두고 서버가 구비된 중앙통제실의 컴퓨터로 자동 송출하는 데이터 자동 무선 송출기를 더 구비시킨 것을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 중앙통제실의 컴퓨터에서는 태풍 또는 지진으로 인한 충격력 또는 진동의 량이 정해진 값 이상이어서 태양전지판이 하강하여 수평상태를 유지하고 있는 상태정보를 제어부로부터 수신할 경우, 이를 모니터 또는 별도 경보기를 통해 표시하거나 또는 부져를 작동시켜 관리자가 즉시 위험상태를 인식할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 기능과 태풍 및 지진에 따른 안전기능을 갖는 태양광 발전장치.
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